基于主成分分析的白靈菇預(yù)煮液酶解研究

王肖莉 薛淑靜 周 明，2 李 露 程 薇，2 關(guān) 健 楊 德（.湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工與核農(nóng)技術(shù)研究所，湖北 武漢 430064；2.湖北農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新中心農(nóng)產(chǎn)品加工與核農(nóng)技術(shù)分中心，湖北 武漢 430064）

白靈菇中含有大量的真菌多糖，能增強(qiáng)機(jī)體免疫功能，具有抗病毒和抗腫瘤作用［3，4］。預(yù)煮工藝是白靈菇生產(chǎn)罐頭等必備的生產(chǎn)工序，在該過(guò)程中大量營(yíng)養(yǎng)成分會(huì)溶于預(yù)煮液中。鄭桂香等［5］發(fā)現(xiàn)平菇殺青后干物質(zhì)損失高達(dá)23.45%；Biekman等［6］也提出雙孢菇在漂燙過(guò)程中會(huì)損失部分甘露醇。在實(shí)際生產(chǎn)中預(yù)煮液基本處于廢棄狀態(tài)，極浪費(fèi)資源。關(guān)于預(yù)煮液的應(yīng)用研究主要集中在制作醬油、食醋、浸膏等初級(jí)加工方面［7－9］。本課題組［10］前期對(duì)白靈菇預(yù)煮液的主要營(yíng)養(yǎng)風(fēng)味進(jìn)行評(píng)價(jià)，開(kāi)發(fā)了沙拉醬產(chǎn)品。但預(yù)煮液中殘留有大量的白靈菇碎片且褐變嚴(yán)重，影響了后續(xù)加工產(chǎn)品的品質(zhì)，目前尚無(wú)相關(guān)研究。酶技術(shù)不僅可以有效破壞食用菌細(xì)胞壁的致密結(jié)構(gòu)，促進(jìn)多糖、蛋白質(zhì)等功能物質(zhì)溶出，還可將大分子物質(zhì)酶解為小分子物質(zhì)，改善產(chǎn)品風(fēng)味。本研究擬以游離氨基酸、可溶性糖、亮度L＊、綠紅值a＊、藍(lán)黃值b＊為評(píng)價(jià)指標(biāo)，通過(guò)主成分分析法篩選不同的生物酶，對(duì)預(yù)煮液進(jìn)行品質(zhì)影響分析，以期改善預(yù)煮液的色度和風(fēng)味，進(jìn)一步提高預(yù)煮液的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。

1 材料和方法

1.1 材料與試劑

白靈菇預(yù)煮液：可溶性固形物為2%，吉陽(yáng)食品（廣水）有限公司；

食用菌水解酶A01、纖維素酶：酶活力1萬(wàn)U/g，南寧龐博生物工程有限公司；

食用菌水解酶A02：酶活力10萬(wàn)U/g，南寧龐博生物工程有限公司；

中性蛋白酶、風(fēng)味蛋白酶：酶活力6萬(wàn)U/g，武漢市華順生物技術(shù)有限公司；

木瓜蛋白酶：酶活力6 000U/mg，武漢市華順生物技術(shù)有限公司。

初中數(shù)學(xué)，我們對(duì)單動(dòng)點(diǎn)的問(wèn)題研究得比較深刻，例如探究其軌跡路徑，從而為解決后續(xù)問(wèn)題(最值，路徑長(zhǎng)等)提供依據(jù).可是在復(fù)習(xí)階段，筆者遇到了一類比較有意思的問(wèn)題，在2018年中考中也有現(xiàn)身——雙動(dòng)點(diǎn)下的第三動(dòng)點(diǎn)問(wèn)題，筆者癡迷其中，并做了相關(guān)研究，請(qǐng)教了物理老師，對(duì)“杠桿原理”和“速度的分解與合成”作重新認(rèn)知，卻又兜兜轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)，一晌頓悟，借高中的向量原理和法則可解決該類問(wèn)題，與讀者分享.

1.2 主要儀器與設(shè)備

全自動(dòng)色差計(jì)：SC－80C型，北京康光儀器有限公司；

紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)：752型，上海光譜儀器有限公司；

折光儀：WAY－2W型，上海精密科學(xué)儀器有限公司；

筆式pH計(jì)：RPB20型，上海羅素科技有限公司。

1.3 試驗(yàn)方法

分別采用食用菌水解酶A01、食用菌水解酶A02、纖維素酶、中性蛋白酶、木瓜蛋白酶和風(fēng)味蛋白酶6種酶對(duì)白靈菇預(yù)煮液進(jìn)行酶解，酶解條件見(jiàn)表1，加酶量均為0.2%，以游離氨基酸、可溶性糖含量和亮度L＊、綠紅值a＊、藍(lán)黃值b＊為評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行分析。

表1 6種酶的酶解條件Table 1 The hydrolysis conditions of six enzymes

1.4 指標(biāo)測(cè)定

（1）可溶性固形物：采用折光儀法；

（2）可溶性糖的測(cè)定：按NY/T 1278—2007執(zhí)行；

（3）游離氨基酸的測(cè)定：按GB/T 8314—2002執(zhí)行；

（4）色差的測(cè)定：采用SC－80C全自動(dòng)色差計(jì)L＊值、a＊值、b＊值模式測(cè)定，其中L＊值表示明度指數(shù)，隨著L＊的增大，亮度越大，越接近于白色；a＊值表示綠紅指數(shù)，a＊＝0時(shí)為灰色，a＊＞0時(shí)，取值越大越接近于純紅色，反之越小越接近于純綠色；b＊值表示藍(lán)黃指數(shù)，b＊＝0時(shí)為灰色，b＊＞0時(shí)，取值越大越接近純黃色，反之越小越接近于純藍(lán)色［11］。

1.5 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2010和DPS 7.05進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 酶解對(duì)白靈菇預(yù)煮液品質(zhì)的影響

由表2可知，酶解對(duì)白靈菇預(yù)煮液游離氨基酸含量變化有極顯著影響（P＝0.000 1），其酶解效果順序?yàn)橹行缘鞍酌福臼秤镁饷窤01＞木瓜蛋白酶＞風(fēng)味蛋白酶＞食用菌水解酶A02＞纖維素酶。對(duì)于游離氨基酸來(lái)說(shuō)，蛋白酶的作用效果要優(yōu)于纖維素酶，這與酶的作用機(jī)理相關(guān)。纖維素酶是通過(guò)破壞細(xì)胞壁的致密結(jié)構(gòu)，促進(jìn)細(xì)胞內(nèi)有效成分溶出；而蛋白酶是直接作用于蛋白質(zhì)，將其降解為分子量較小的活性寡聚肽、氨基酸等。風(fēng)味蛋白酶、木瓜蛋白酶、中性蛋白酶3種蛋白酶中風(fēng)味蛋白酶的效果最差，主要是因?yàn)轱L(fēng)味蛋白酶是內(nèi)切酶和外切酶的混合酶，其主要作用是從蛋白質(zhì)末端切除疏水氨基酸，使末端疏水氨基酸游離，以降低苦味等不良風(fēng)味；木瓜蛋白酶和中性蛋白酶均具有較強(qiáng)的蛋白降解能力，其中，中性蛋白酶效果最好。

表2 酶種類對(duì)白靈菇預(yù)煮液游離氨基酸和可溶性糖含量的影響Table 2 Effect of six enzymes on the content of free amino acid and resolvable sugar in Pleurotus nebrodensis cooking juices（n＝3）

表2 酶種類對(duì)白靈菇預(yù)煮液游離氨基酸和可溶性糖含量的影響Table 2 Effect of six enzymes on the content of free amino acid and resolvable sugar in Pleurotus nebrodensis cooking juices（n＝3）

同列中不同英文字母表示在P＝0.05水平上有顯著性差異，有相同字母則差異不顯著；↓ 表示與對(duì)照相比，下降率。

酶種類游離氨基酸含量/（mg·mL－1）提高率/%可溶性糖含量/（10－2 mg·g－1）提高率/%對(duì)照 1.09±0.131e — 33.50±2.82d —食用菌水解酶 A01 1.56±0.025b 43.1 41.06±2.75bc 22.57食用菌水解酶 A02 1.21±0.030d 11.1 34.50±3.35d 3.00纖維素酶 1.07±0.027e ↓1.8 47.33±1.62a41.28中性蛋白酶 1.69±0.017a55.0 37.70±3.05cd 12.50木瓜蛋白酶 1.53±0.010b 40.3 42.87±2.41ab 27.97風(fēng)味蛋白酶 1.40±0.020c 28.4 46.27±1.55a 38.12

酶解對(duì)白靈菇預(yù)煮液可溶性糖含量變化有極顯著影響（P＝0.000 1），其酶解效果順序?yàn)槔w維素酶＞風(fēng)味蛋白酶＞木瓜蛋白酶＞食用菌水解酶A01＞中性蛋白酶＞食用菌水解酶A02。就可溶性糖來(lái)說(shuō)，纖維素酶的作用效果優(yōu)于蛋白酶，食用菌水解酶A01優(yōu)于食用菌水解酶A02。食用菌水解酶A01與食用菌水解酶A02是復(fù)合酶，各種酶之間的相互作用還需進(jìn)一步研究。

由圖1可知，纖維素酶、風(fēng)味蛋白酶可以明顯提高預(yù)煮液的亮度L＊；以a＊值降低量為評(píng)價(jià)指標(biāo)，酶解效果順序?yàn)轱L(fēng)味蛋白酶＞木瓜蛋白酶＞中性蛋白酶＞纖維素酶＞食用菌水解酶A02＞食用菌水解酶A01。

中性蛋白酶使預(yù)煮液的b＊值加大，即預(yù)煮液黃色稍加重，其余酶均降低了預(yù)煮液的黃色，其中纖維素酶、風(fēng)味蛋白酶、木瓜蛋白酶降低的幅度稍大。

圖1 酶對(duì)白靈菇預(yù)煮液的L＊、a＊、b＊值影響Figure 1 Effect of six enzymes on the L＊，a＊，b＊value in Pleurotus nebrodensis.cooking juices

2.2 基于主成分分析的酶解效果評(píng)價(jià)

對(duì)樣品的游離氨基酸、可溶性糖、L＊、a＊、b＊進(jìn)行主成分分析，結(jié)果見(jiàn)表3。每個(gè)主成分皆反映了一定的原始變量的信息，特征值代表主成分反映原始變量信息的數(shù)量，其總和為原始變量的個(gè)數(shù)，即為5。對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，處理公式（1）～（4）：

式中：

xij——第i個(gè)樣品第j個(gè)指標(biāo)；

——標(biāo)準(zhǔn)化處理的數(shù)值；

樣本相關(guān)系數(shù)矩陣的計(jì)算：

式中：

用雅克比方法求相關(guān)系數(shù)矩陣R的特征值（λ1，λ2，…，λp）和相應(yīng)的特征向量ai＝（ai1，ai2，…，aip）（i＝1，2，…，p）。

其每個(gè)主成分系數(shù)計(jì)算公式［15］：

得出W1＝0.718，W2＝0.282；綜合得分：Yi＝AiW1＋BiW2。由表4可知，風(fēng)味蛋白酶酶解樣品得分最高，其次是木瓜蛋白酶和纖維素酶酶解樣品，對(duì)照樣品的綜合得分最低。

表3 主成分的特征值及累計(jì)方差貢獻(xiàn)率表Table 3 Table principal compounds cumulated variance contribution rate

表4 不同樣品標(biāo)準(zhǔn)化主成分得分及排名Table 4 Value and ranking between different samples of the comprehensive evaluation

3 結(jié)論

以游離氨基酸、可溶性糖、亮度L＊、綠紅值a＊、藍(lán)黃值b＊為評(píng)價(jià)指標(biāo)，采用主成分分析法比較了食用菌水解酶A01、食用菌水解酶A02、纖維素酶、中性蛋白酶、木瓜蛋白酶、風(fēng)味蛋白酶對(duì)白靈菇預(yù)煮液的酶解效果，得出風(fēng)味蛋白酶酶解效果最好。風(fēng)味蛋白酶提高了白靈菇預(yù)煮液的游離氨基酸和可溶性糖含量，同時(shí)使預(yù)煮液更加清澈、透亮，可為提高其加工產(chǎn)品質(zhì)量提供參考。

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